11.2 Екскаватори з механічним приводом, конструктивні схеми, призначення

Екскаватори з механічним приводом переважно виготовляють за одномоторною схемою.

Конструктивна схема одноковшового екскаватора наведена на рис.11.1, а. Ходовий пристрій 1 — гусеничний, є також механізм переміщення, який забезпечує його реверсивне пересування.

На рамі ходового розміщено опорно-поворотний пристрій 2 і механізм повороту. На першому змонтована поворотна плат­форма 14.

На поворотній платформі закріплено двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) 4, противага 3, багатобарабанна лебідка, ме­ханізми привода і керування. Зверху все це закрито кузовом, у передній частині поворотної платформи встановлено робоче об­ладнання. Основними його видами у механічних (канатно-блокових) екскаваторів є: "пряма" та "зворотна" лопати, драглайн, грейфер, кранове обладнання.

Крім того, екскаватор можна ос­нащувати обладнанням для планування насипів і майданчиків, розпушування мерзлих і скельних ґрунтів, занурення паль тощо.

Робоче обладнання — "пряма лопата" має стрілу 12, шарнірно закріплену на поворотній платформі. В екскаваторів 2-ї і 3-ї розмірних груп рукоятка 17 прикріплена до стріли шарнірно. У більших типорозмірів вона частіше з'єднана зі стрілою через сідельний підшипник, який дає змогу повертати рукоятку від­носно стріли й переміщувати вздовж осі (напір). Для цього випадку є спеціальний напірний механізм 13.

До рукоятки нерухомо приєднаний ківш 9 із днищем 10, що відкривається. Кут нахилу стріли можна змінити за допомогою стрілового поліспаста 5, канат якого намотується на стріловий барабан 6. Піднімання і опускання ковша (поворот рукоятки) здійснюється за допомогою підіймального поліспаста 7, канат з якого намотується на барабан 15.

Рис.11.1 – Одноковшовий екскаватор з робочим обладнанням "пряма лопата": a — конструктивна схема; б. в — схеми напірних механізмів; г — схема відкривання днища ковша; 1 — ходовий пристрій, 2 — опорно-поворотний пристрій; 3 — противага; 4 — двигун внутрішнього згоряння; 5, 7 — стріловий та підіймальний поліспасти; 6 — обвідні блоки стріли; 8, 21 — зрівноважувальний блок відповідно підіймального ме­ханізму і рукоятки; 9 — ківш; 10 — днище ковша; 11 — рукоятка; 12 — стріла; ІЗ — напірний механізм; 14- поворотна платформа; 15, 16 — підіймальний і стріловий барабани; 17—барабан напірної лебідки. 18, 24 — ланцюгові передачі; 19, 22 — канати відповідно висування і повернення рукоятки; 20 — обвідні блоки напірного механізму; 23.25 — вали; 26— шестерня; 27— балка рукоятки; 28, 31 —блоки; 29— важіль; 30— пневмоциліндр; 32 — допоміжний канат відкривання днища ковша; 33 —засувка

Напірні механізми виготовляють з канатним або зубчасто-рейковим приводом переміщення. Схему напірного механізму з канатним приводом та однобалковою рукояткою наведено на рис 11.1, б, стріла при цьому двобалкова. Канат, що звисає з підіймального барабана 15, охоплює блок 6, встановлений на верхній частині стріли, зрівноважувальний блок 8, який розташо­ваний на ковші 9, та блок б. Другий кінець цього каната за­кріплено на барабані 17 напірної лебідки. Барабан встановлено на осі стріли й приводиться в рух ланцюговою передачею 18. На барабані 17 закріплено кінці каната 19, який охоплює обидва блоки 20, розташовані на осі сідельного підшипника, та зрівнова­жувальний блок 21 на рукоятці.

При обертанні барабана 17 за стрілкою годинника канатом 19 і проти неї — канатом 22 рукоятка відповідно висувається і прибирається, отже відбувається незалежне від роботи механізму піднімання ковша переміщення рукоятки (незалежний напір).

При вимкненій ланцюговій передачі й обертанні барабана 15 піднімається ківш (тобто поворот рукоятки). За рахунок зусиль, які виникають при копанні, другий кінець підіймального каната повертає барабан 17 і забезпечує автоматичне висування рукоят­ки (залежний напір). При цьому реалізується певне співвід­ношення на зубцях ковша між підіймальним і напірним зусилля­ми. Таким чином, досягається плавна робота підіймального та напірного механізмів й легкість керування переміщеннями ковша.

Однак напірне переміщення, що створюється, не забезпечує копання ґрунту при оптимальному куту різання. Фактично вико­ристовується комбінований напір, який реалізується при обер­танні барабана 17 і періодичному вмиканні барабана 15. Тому копання, що виконувалося в основному за схемою залежного напору, відбувається з меншими збитковими зусиллями і су­провідними затратами потужності, а холості рухи здійснюються за допомогою незалежного напору, що забезпечує їх швидкість та чіткість.

Екскаватор із обладнанням "пряма лопата" призначений для розробки ґрунту вище рівня стоянки. Часто, щоб підготувати забій, такий екскаватор може копати ґрунт і дещо нижче рівня.

Екскаватор з обладнанням "зворотна лопата" (рис. 11.2) розробляє ґрунти нижче рівня стоянки. Розвантаження можна також здійснювати у відвал або транспорт, однак останній процес відбувається дещо складніше.

Робоче обладнання має шарнірне закріплену на поворотній платформі стрілу 7. Остання шарнірно з'єднана з рукояткою 5 з нерухомим ковшем 6. Лебідка має барабани1 і 3, на які намо­тується підіймальний 2 та тяговий 4 канати. Коли один із бара­банів загальмовано, а на другому .відбувається намотування або змотування каната, стріла і рукоятка повертаються одночасно. Копання відбувається в основному за рахунок повороту ру­коятки. У кінці копання ківш підтягується до стріли, підні­мається вгору й відбувається поворот на розвантаження, яке здійснюється шляхом повертання рукоятки. Потім робоче облад­нання повертається і цикл відновлюється.

Екскаватор-драглайн (рис. 11.3.) розробляє ґрунти нижче рів­ня стоянки й навіть під водою. Його використовують також для влаштування глибоких виїмок, оскільки глибина копання обме­жена не розмірами робочого обладнання, а канатомісткістю ба­рабана. Драглайн обладнують стрілою 3, шарнірно закріпленою на поворотній платформі. Стріла утримується і повертається за допомогою барабана 1 і каната 2 (поліспасти на схемі не наведені). Ківш 5драглайна оснащений аркою і підвішений на підіймальному 4 та тяговому 7 канатах, які намотуються на барабани 10 і 8. Канати закріплюються на ковші ланцюгами. Тяговий проходить через механізм наведення 9, тобто систему напрямних блоків і (або) роликів. На підіймальному канаті за­кріплено блок, який охоплюється розвантажувальним канатом 6, один кінець якого закріплено на арці ковша, а другий — на тяговому канаті.

		Рис 11.2 – Одноковшовий екскаватор з обладнанням "зворотна лопата": /, 2 — підіймальний барабан і канат; 3, 4 — тягові барабан та канат; 5 — рукоятка; 6 - ківш; 7 — стріла
	Рис. 11.3. – Одноковшовий екскаватор з обладнанням драглайн: в — конструктивна схема; б — схема підвіски ковша; 1, 2— стрілові барабан і канат;З — стріла; 4, 6— підіймальний і розвантажувальний канати; 5 — ківш; 7, 8 — тягові канат і барабан; 9 — механізм наведення; 10 — підіймальний барабан

Роботу з обладнанням драглайн виконують таким чином. Намотуючи на барабан підіймальний канат, піднімають ківш угору. Якщо при цьому гальмується барабан тягового каната, ківш пересувається вздовж стріли. У верхньому положенні при розгальмуванні барабана ківш подібно до маятника відхиляється від стріли. Розгальмувавши підіймальний і тяговий барабани, можна закинути ківш, тобто збільшити радіус копання. При опусканні він ударяється аркою і перекидається на днище. При намотуванні тягового каната на барабан ківш драглайна ковзає по ґрунту, у результаті відбувається копання, подібне до ковша скрепера. Цю операцію виконують згори вниз, проте можна й у горизонтальній площині.

Наприкінці копання, коли ківш наповнюється, його під­німають, намотуючи підіймальний канат на барабан і пригальмо­вуючи тяговий барабан.

При цьому натягуються як тяговий, так і розвантажувальний канати, що попереджає перекидання ковша та його розвантажен­ня. Потім здійснюють поворот на розвантаження, яке відбу­вається шляхом повороту ковша при розгальмуванні тягового барабана.

Грейферне екскаваторне обладнання — єдиний вид обладнан­ня для копання колодязів з вертикальними стінками. На ме­ханічному екскаваторі встановлюють канатний грейфер, зокрема для розробки глибоких виїмок, однак заглиблення ковша в ґрунт відбувається під дією маси ковша, що не дає змоги копати тверді ґрунти. Тому таке обладнання часто використовують при заван­таженні сипких матеріалів. Його також монтують на короткій ґратчастій стрілі. Грейферний (щелепний) ківш (рис. 11.4) частіше підвішують на двох канатах — підіймальному 1 і замикаючому 2. Ківш має дві стулки (щелепи) 5, з'єднані шарнірно, дві жорсткі тяги 4 та обойму 3 (поліспасти на рисунку не наведені). При підніманні (опусканні) за обидва канати ківш закритий або відкритий, лише за замикаючий канат — він закривається, за підіймальний — відкривається.

При встановленні гакової підвіски екскаватор можна вико­ристати як стріловий самохідний кран.

Рис. 11.4. – Схема грейферного ковша: 1,2— підіймальний та замикаючий канати; 3 — обойма;4 — жорсткі тяги; 5 — стулки ковша

Лекція 12

ЕКСКАВАТОРИ З ГІДРАВЛІЧНИМ ПРИВОДОМ

ОСНОВНІ МЕХАНІЗМИ. ЕКСКАВАТОРИ БЕЗПЕРЕРВНОЇ ДІЇ

Навчальна мета: Ознайомитися з екскаваторами на гідравлічному приводі.

Час: 80 хв.

Метод: Лекція

Місце: Навчальна аудиторія

Навчальні питання:

1. 10 хв.

2. 10 хв.

3. 10 хв.

4. 10 хв.

5. 10 хв.

6. 10 хв.

7. 10 хв.

8. Заключна частина – 10 хв. (підсумок лекції, відповідні на запитання).

Матеріально-технічне забезпечення: література, фото матеріали, таблиці тощо.

Література:1,3.

План

12.1 Екскаватори з гідравлічним приводом

12.2 Продуктивність екскаваторів.

12.3 Екскаватори непереривної дії.

12.4 Траншейні екскаватори.

12.5 Ланцюгові багатоковшеві екскаватори.

12.6 Роторні екскаватори.

12.7 Визначення продуктивності.

12.1 Екскаватори з гідравлічним приводом

Екскаватори з гідравлічним приводом становлять більшу части­ну одноковшових будівельних екскаваторів, які виготовляють в СНД. Їх параметри регламентовані стандартом. Порівняно з механічними екскаваторами при однаковій потужності двигуна гідравлічні мають приблизно на 30% меншу металомісткість і на 30% — вищу продуктивність. Пояснюється це меншою металомісткістю гідрооб'ємного привода від­носно механічного. Крім того, гідрооб'ємний привод забезпечує примусове переміщення робочого обладнання в будь-якому напрямі із заданими швидкостями, велику кількість основних і допоміжних рухів робочого обладнання, ве­ликі кути повороту елементів робочого обладнання, що дає змогу не тільки підвищити продуктивність, а й розширити технологічні можливості.

Схема гідравлічного екскаватора з обладнанням "пряма лопа­та" наведена на рис. 12.1, а. Робоче обладнання має шарнірно закріплену на поворотній платформі стрілу 2, до якої шарнірно приєднана рукоятка 4. До останньої так само прикріплений ківш 6. Гідроциліндри 1, 3 і 5 повертають ці елементи. Оскільки кут повороту ковша досить великий, випорожнення останнього відбувається при його повороті. Можна навішувати і широкий ківш для виконання завантажувальних робіт.

Майже 90% усіх гідравлічних екскаваторів виготовляють з робочим обладнанням "зворотна лопата" (рис. 12.1, б). Стріла 2 цих екскаваторів моноблочна або складова. До неї шарнірно прикріплюють рукоятку 4, а до останньої — ківш 6. Всі елементи повертають гідроциліндрами 1, 3 і 5.

На гідравлічний екскаватор можна встановити й грейферний ківш (рис.12.1, в). У такому разі він занурюється в ґрунт приму­сово за допомогою гідроциліндрів робочого обладнання. Це до­зволяє ефективно розробляти тверді ґрунти. Стулками ковша 6 керують за допомогою гідроциліндра 7. Коли необхідно забезпе­чити велике вертикальне переміщення грейферного ковша (на­приклад, при будівництві підземних споруд методом "Стіна в ґрунт"), між рукояткою і ковшом додатково монтують теле-, скопічну штангу.

Рис.12.1. – Основні види робочого обладнання одноківшевих гідравлічних екс­каваторів: a, б — відповідно "пряма" і "зворотна" лопати; в — грейфер; / — гідроциліндри піднімання та опускання стріли; 2 — стріла; 3, 5 — гідроциліндри повороту відповідно рукоятки і ковша; 4 — рукоятка; 6 — ківш; 7 — гідроциліндр керування стулками ковша

Рис. 12.2 – Схема телескопічного робочого обладнання екскаватора:

1- телескопічна стріла; 2,3— гідроциліндри відповідно нахилу стріли і повороту ковша; 4— ківш

До 6% гідравлічних екскаваторів виготовляють з телеско­пічним робочим обладнанням. Такі екскаватори універсальніші, їх можна застосовувати для планування схилів, зачищення дна, стінок котлованів та ін.

Схема телескопічного робочого обладнання екскаватора наве­дена на рис. 12.2. На поворотній платформі шарнірне при­кріплена телескопічна стріла 7, елементи якої можуть висовува­тися гідроциліндрами (на схемі не наведено). Кут нахилу стріли у вертикальній площині змінюється гідроциліндром 2. Остання секція може обертатися відносно своєї поздовжньої осі (на схемі всі переміщення елементів робочого обладнання вказано стріл­ками). На стрілі шарнірне прикріплено ківш 4, він може повер­татися гідроциліндром 3.

Гідравлічні екскаватори використовують як маніпулятори при обладнанні їх різними захватами. При навішуванні на робоче обладнання гідро- або пневмомолотів екскаватори застосовують для ущільнення дна котлованів та розробки мерзлих грунтів.